前端性能监控方案（首屏、白屏时间等）

K_ON
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监控方式

代码与工具

以 GA（Google Analytics） 为代表的代码监控和以 WebPageTest 为代表的工具监控

模拟与真实

合成监控（Synthetic Monitoring，SYN），真实用户监控（Real User Monitoring，RUM）

一个是模拟场景和数据，一个是真实的用户场景

合成监控：

真实用户监控：

关键指标

  • 白屏时间：从浏览器输入地址并回车后到页面开始有内容的时间；
  • 首屏时间：从浏览器输入地址并回车后到首屏内容渲染完毕的时间；
  • 用户可操作时间节点：domready触发节点，点击事件有反应；
  • 总下载时间：window.onload的触发节点。

所有指标：

常规统计方案

白屏时间

是什么

白屏时间节点指的是从用户进入网站（输入url、刷新、跳转等方式）的时刻开始计算，一直到页面有内容展示出来的时间节点。

这个过程包括dns查询、建立tcp连接、发送首个http请求（如果使用https还要介入TLS的验证时间）、返回html文档、html文档head解析完毕。

代码实现

在html文档的head中所有的静态资源以及内嵌脚本/样式之前记录一个时间点，在head最底部记录另一个时间点，两者的差值作为白屏时间

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>白屏时间</title>
    <script>
        // 开始时间
        window.pageStartTime = Date.now();
    </script>
    <link rel="stylesheet" href="">
    <link rel="stylesheet" href="">
    <script>
        // 白屏结束时间
        window.firstPaint = Date.now()
    </script>
</head>
<body>
    <div>123</div>
</body>
</html>

白屏时间 = firstPaint - pageStartTime

缺点：

无法获取解析html文档之前的时间信息

首屏时间

是什么

首屏时间 = 白屏时间 + 首屏渲染时间

代码实现

（1）首屏模块标签标记法

由于浏览器解析HTML是按照顺序解析的，当解析到某个元素的时候，觉得首屏完成了，就在此元素后面加入<script>计算首屏完成时间

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>首屏时间</title>
    <script>
        // 开始时间
        window.pageStartTime = Date.now();
    </script>
    <link rel="stylesheet" href="">
    <link rel="stylesheet" href="">
</head>
<body>
    <div>123</div>
    <div>456</div>
    // 首屏可见内容
    <script>
        // 首屏结束时间
        window.firstPaint = Date.now();
    </script>
    // 首屏不可见内容
    <div class=" "></div>
</body>
</html>

首屏时间 = firstPaint - pageStartTime

（2）统计首屏内加载最慢的图片/iframe（更常用）

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>首屏时间</title>
    <script>
        window.pageStartTime = Date.now()
    </script>
</head>
<body>
    <img src="https://lz5z.com/assets/img/google_atf.png" alt="img" onload="load()">
    <img src="https://lz5z.com/assets/img/css3_gpu_speedup.png" alt="img" onload="load()">
    <script>
        function load () {
            window.firstScreen = Date.now()
        }
        window.onload = function () {
            // 首屏时间
            console.log(window.firstScreen - window.pageStartTime)
        }
    </script>
</body>
</html>

缺点：使用场景受限

同样无法获取解析html文档之前的时间信息

这种方案比较适合首屏元素数量固定的页面，比如移动端首屏不论屏幕大小都展示相同数量的内容，响应式得改变内容的字体、尺寸等。

但是对于首屏元素不固定的页面，这种方案并不适用，最典型的就是PC端页面，不同屏幕尺寸下展示的首屏内容不同。上述方案便不适用于此场景。

可操作时间

用户可操作的时间节点即dom ready触发的时间，使用jquery可以通过$(document).ready()获取此数据。

// 原生JS实现dom ready
window.addEventListener('DOMContentLoaded', (event) => {
    console.log('DOM fully loaded and parsed');
});

总下载时间

总下载时间即window.onload触发的时间节点。

window.performance

是什么

用来测量网页和Web应用程序的性能api

属性介绍

memory字段代表JavaScript对内存的占用。

navigation字段统计的是一些网页导航相关的数据：

  • redirectCount:重定向的数量（只读），但是这个接口有同源策略限制，即仅能检测同源的重定向；

  • type 返回值应该是0,1,2 中的一个。分别对应三个枚举值: 0 : TYPE_NAVIGATE (用户通过常规导航方式访问页面，比如点一个链接，或者一般的get方式) 1 : TYPE_RELOAD (用户通过刷新，包括JS调用刷新接口等方式访问页面) 2 : TYPE_BACK_FORWARD (用户通过后退按钮访问本页面)

最重要的是timing字段的统计数据，它包含了网络、解析等一系列的时间数据。

说明：

  • startTime：有些浏览器实现为navigationStart，代表浏览器开始unload前一个页面文档的开始时间节点。比如我们当前正在浏览baidu.com，在地址栏输入google.com并回车，浏览器的执行动作依次为：unload当前文档（即baidu.com）->请求下一文档（即google.com）。navigationStart的值便是触发unload当前文档的时间节点。如果当前文档为空，则navigationStart的值等于fetchStart。
  • redirectStart和redirectEnd：如果页面是由redirect而来，则redirectStart和redirectEnd分别代表redirect开始和结束的时间节点；
  • unloadEventStart和unloadEventEnd：如果前一个文档和请求的文档是同一个域的，则unloadEventStart和unloadEventEnd分别代表浏览器unload前一个文档的开始和结束时间节点。否则两者都等于0；
  • fetchStart是指在浏览器发起任何请求之前的时间值。在fetchStart和domainLookupStart之间，浏览器会检查当前文档的缓存；
  • domainLookupStart和domainLookupEnd分别代表DNS查询的开始和结束时间节点。如果浏览器没有进行DNS查询（比如使用了cache），则两者的值都等于fetchStart；
  • connectStart和connectEnd分别代表TCP建立连接和连接成功的时间节点。如果浏览器没有进行TCP连接（比如使用持久化连接webscoket），则两者都等于domainLookupEnd；
  • secureConnectionStart：可选。如果页面使用HTTPS，它的值是安全连接握手之前的时刻。如果该属性不可用，则返回undefined。如果该属性可用，但没有使用HTTPS，则返回0；
  • requestStart代表浏览器发起请求的时间节点，请求的方式可以是请求服务器、缓存、本地资源等；
  • responseStart和responseEnd分别代表浏览器收到从服务器端（或缓存、本地资源）响应回的第一个字节和最后一个字节数据的时刻；
  • domLoading代表浏览器开始解析html文档的时间节点。我们知道IE浏览器下的document有readyState属性，domLoading的值就等于readyState改变为loading的时间节点；
  • domInteractive代表浏览器解析html文档的状态为interactive时的时间节点。domInteractive并非DOMReady，它早于DOMReady触发，代表html文档解析完毕（即dom tree创建完成）但是内嵌资源（比如外链css、js等）还未加载的时间点；
  • domContentLoadedEventStart：代表DOMContentLoaded事件触发的时间节点： 页面文档完全加载并解析完毕之后,会触发DOMContentLoaded事件，HTML文档不会等待样式文件,图片文件,子框架页面的加载(load事件可以用来检测HTML页面是否完全加载完毕(fully-loaded))。
  • domContentLoadedEventEnd：代表DOMContentLoaded事件完成的时间节点，此刻用户可以对页面进行操作，也就是jQuery中的domready时间；
  • domComplete：html文档完全解析完毕的时间节点；
  • loadEventStart和loadEventEnd分别代表onload事件触发和结束的时间节点

相关时间计算

  • DNS查询耗时 = domainLookupEnd - domainLookupStart
  • TCP链接耗时 = connectEnd - connectStart
  • request请求耗时 = responseEnd - responseStart
  • 解析dom树耗时 = domComplete - domInteractive
  • 白屏时间 = domloading - fetchStart
  • domready可操作时间 = domContentLoadedEventEnd - fetchStart
  • onload总下载时间 = loadEventEnd - fetchStart

静态资源的时间计算

widow.performance.getEntries()，用来统计静态资源相关的时间信息

返回一个数组，数组的每个元素代表对应的静态资源的信息

属性介绍

  • initiatorType资源属性，有img、css等
  • duration请求花费的时间
  • 其他的与上面的window.performance.timing的属性一样
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